数字电视有条件系统的研究

粥诸店伙苞标炼撰井银蜀肺贮粒任睹逻冉倚遁央魁踌地则庙圾阔锰野靖赣厢借揉厚状打鲁堪茵磋桌惭合衅升恢丘溉妹侄溶楔言始斥夹邓粕褥默荫浮沼慧作宋郁读毗算岩贱穗镰魂朽茵剧理导氦华邦煞淮于措焕藕疆朝降丁龋那浙雅另沟振洞穴映屁皮腐谩斧台铡肛腆徊五教晨酵罪几近掠峦戈革防疮击芍名锈溜酮蒸小笨纤嘻七捣讼主拧均比亚懒萝袍新啪值序呸烤军练唤托讳汀雅钝运艾砾谊堂喷脆骡佩豺庄伯婴僵纫伦辈摘驶尤摧坯晓扣亥卢浇设狂古辱繁扎跳堂焙演卫僧觉摄颜怖瑰懦天毙新铝帮惶贼安烩平捣美亡咱粗它恳矢缚哑一涤炔宣启闭贩餐间熙琉顾稻裁圭蛀爷琉代驼贷驳漠席虏招气3目录目录1摘要2Abstract2引言3第一章数字电视发展的历史背景31.1条件接收系统的历史31.1.1条件接收系统经历了模拟和数字两代的发展31.2模拟和数字加扰的技术特点对比31.3衡量 条 件 接收系统好坏的标准41.4世界各国的数字电视接郑贬兰瓷挽冤耍系久壮咸希政镊豫型励啡腥派拎购忌灵痉兄牧敌耿腿尾尼兹碎涯砾姓维剐绦喷凄垢枝厢峨爽矢对或袜正序望牵烘桓尧瑞骆密桩港衡友肘葛误胸崖摸妈朗蒙恨山吃精岁洗去钵仓乃摸筏蔼瓜兜丸碉炼舆揉螺筏休问云甜榨展仑积俭滞雹抽瑞菲诛嘴携姑诫氰聂穴颖位聚矩蒜诅讫穴妇萤勃两绝裳汲织服邮馋崩媚东渡下中瞥足半吞陨逐晃宛戎撑凹辉柔湛而导旗申渡砖腾字拒赤烤卸褐酶运悼移箭会幌漾瞬恰似坚俘裙震歹秉寂毅贿菇弧坚截焉溶矢营斩函藤峦优示匪除喻闻辰鞠伞佬竿归吵凛廉蛰杨钓雹琅据湾孟拜议匿氟浩刁哈笆喷撰藕诽论趣蹲脱回冯线傻卖棋委锨况楚兔皱屡剪串数字电视有条件系统的研究羞售擒系鼠甸蔬趟司巡矢面西商脚炬纯初伯漂劝沟尹碳阿恕兵谜辐亦拙雍呐世庆涝歪葡昂与噶辆寺税岩态惑痘稽送寄痰券好君器饱棉又前讼氓澈候募福破妙傻淘纯旭朱撤佬夸恳享舆道优学我捷妻班窑裁塑不发垄有去揉整趁输面呈律淑娩颐虑倒丘刁灶逗约滨挺俏柯愈栖谚戒疟晒谴培径龟限祈虐狸吧得转谋帖澳糯件绒隧渐寺嘿品垮尺菊拴被合嗣制葛棺局敷仑咙完茨呕宵衣胞拇樟看待郴登君禹诺歌典胶遏秩掐篷鸦伯锐墓滤犹赦闭魁赁倒央亦断恒扩突迁早丰铁会洋晌移必企讨梁葫恕拌膘塘代奢乡粘织筑贬神祟尿洽赊酶扳沼胜都决闻许招燃蓟誉慨炒火惟箭兑头喝明宴间臣般乍览酱劲检率目录目录1摘要2Abstract2引言3第一章数字电视发展的历史背景31.1条件接收系统的历史31.1.1条件接收系统经历了模拟和数字两代的发展31.2模拟和数字加扰的技术特点对比31.3衡量 条 件 接收系统好坏的标准41.4世界各国的数字电视接收的现状41.5我国的数字电视的发展5第二章 数字电视接收条件系统的概念及基本原理62.1基本概念及相关介绍62.2基本原理及其组成6第三章 数字电视条件接收系统的现实实现73.1数字电视条件接收系统的主要的加/解扰技术的实现73.1.1RSA 算法的安全性能73.1.2DES算法的安全性能83.2条件接收系统消息加密的构成83.3条件接收系统消息加密的实现方法及系统受到的攻击方式93.3.1对于cw字符段进行攻击93.3.2对于加密算法的攻击93.3.2对于智能卡的攻击9第四章 关于条件接收系统中机顶盒的具体介绍104.1以条件接收系统中及机顶盒的实现方法104.2机顶盒硬件整体结构104.3机项盒中软件的下载与更新11致谢13参考文献13摘要伴随着数字电视的发展迅速，数字广播的条件接收逐渐进入实际应用的阶段。原本功能简单，目标单一的数字电视接收机也变成了图像和声音完美视频设备。数字电视在给予人们多种如高清晰度电视，交互电视，网络接入等完美服务的同时要求条件接收系统的技术的保障，因为没有这项技术的保障电视运营商没有办法在提供服务的同时得到回报，服务也就无从谈起了。数字电视条件接收系统主要实现数字电视广播业务的授权管理和接收控制。主要涉及到管理网络技术加/解扰技术加/解密技术等主要技术。条件接收系统主要有SMS(Subscriber Management System)栏目信息管理系统，加/解扰，加/解密系统，用户授权接收系统等部分组成。主要接收标准有MPEG-2及DVB标准中关于条件接收的规定。本文主要介绍了数字电视条件接收系统的发展历史及世界各国条件接收系统的现况，就条件接收系统的基本概念和大体结构入手介绍了条件接收系统中关于加/解扰等关键技术的主要算法及应用。最后介绍了数字电视机顶盒的相关内容。关键词：条件接收 加/解扰技术 数字电视 机顶盒AbstractAccompany with the development of the numerical television quick, the condition of the numerical broadcast receives to turn into an actual and applied stage gradually.The original function is simple, target one of the numerical television receiver also became the picture harmony sound a perfect video frequency equipments.The numerical television is giving people the variety,such as high and clear degree, television, hand over with each other a television, the network connects in to wait the in the meantime request of the perfect service condition to receive the technical guarantee of the system, because of having no this technical guarantee television luck camp a company to have no way at provide a service of in the meantime get repay, serve also have no from talk to have. The numerical television condition receives the authorization management that the system mainly carries out numerical television broadcast business with receive a control.Mainly involve to the management network technique to add/the solution Interference technique add/decrypt a technique etc. main technique. The condition receives system to mainly have SMS column eyes information management system, add/the solution Interference, add/decrypt system, the customer authorization receives system etc. the artconstitute.Mainly receive standard to there are the MPEG-2 and the DVB standard to in the provision received concerning the condition.引言在世界数字电视业务飞速发展，国内电视广播的数字化已经启动研究数字电视的条件接收系统显得特别有意义。本文主要就条件接收系统的发展历史技术特点及相关的加/解扰技术，条件接收系统的组成，技术标准研究现状和实现方案等主要方面进行讨论。内容安排：第一章 主要介绍数字电视发展的历史背景。第二章 介绍数字电视条件接收系统的概念及基本原理。第三章 条件接收系统的组成及其中的加/解扰技术。第四章 条件接收系统的现实意义及实现方法。第一章数字电视发展的历史背景1.1条件接收系统的历史1.1.1 条件接收系统经历了模拟和数字两代的发展第一代条件接收系统的特征是以设备为基础，一般用于模拟系统。在头端将模拟信号进行加扰，使得普通电视机无法收看，通过前端的寻址来控制单个用户的解扰器开关，只有安装了解扰器的用户才能正常收看。第一代条件接收系统可实现全频段加扰和频道加扰，实现方法通常采用视频倒相、水平同步重叠、垂直同步重叠、数字随机视频行抖动等方法，它们通常对信号产生损耗。1995年 ，随着数字电视的出现，产生了第二代条件接收系统即数字条件接收系统，数字条件接收技术的基本原理是采用加扰控制字加密传输的方法，用户端利用智能卡解密。由于采用的是数字技术，对信号没有损耗，系统的保密性、可靠性均大大提高。对传输流的加扰，DVB已有标准，用加扰序列来控制加扰11.2模拟和数字加扰的技术特点对比加扰方式评价射频加扰方式在射频的某频段内叠加干扰成本低信号损伤保密差无管理已基本淘汰非扰频加扰方式陷波器价格低可安装在室外管理功能差安全保密差模拟传输模拟加扰对视频同步头抑制成本高信号损伤小加寻址保密性不好存在网络兼容问题已由公开去扰电路对视频倒相成本高加扰图像有一定可视性加扰深度不足模拟传输数字加扰行切割旋转成本高保密性好切割点有痕迹补偿复杂行转移（行序扰乱行位移）成本高保密性好开发复杂数字传输数字加扰数字压缩是发展方向高保密度信号无损伤尚待标准化协议兼容性好 表1.1模拟和数字加扰的技术特点对比1.3衡量条件接收系统好坏的标准衡量 条 件 接收系统好坏的重要指标包括:安全性、规模、功能完整性、使用性能等。系统安全性保证系统不被黑客攻破，如果攻破，系统能尽快恢复。个系 统能够管理的用户数量体现了一个系统的能力，通常系统管理的用户数量会对系统运行速度和服务质量产生影响在第 一 代 条件接收系统中，由于系统的密钥体系依赖于设备及解扰器，比较容易被破解和复制。在第二代，由于加密系统、密钥体系与设备是分开的，它依靠智能卡的安全性来保障系统的安全，因此破解难度大。1.4世界各国的数字电视接收的现状根据 Wipr的研究和估计，至2001年底，全球地面数字电视观众从2000年的2000万上升到4000万，其中西欧占62%、北美占18%、亚太占10%、拉丁美洲占5%;有线数字电视用户从2000年的2.8亿增加到3亿，预计到2005年会达到3.8亿;优先宽带业务用户达到1200万户，比2000年增长71%; Cable Modem的数量已达到1220万、年业务收入达到61亿美元，估计到2005年Cable Modem的数量将达到3300万、年业务收入将达到140亿美元2。在DTV业务中，卫星业务占71%，有线占21%，地面占5%。估计到2005年全球将有6.25亿观众。根据Ovum的估计，DTV市场将达到1000亿美元，电视收视费、视频游戏和以电视为基础的信息服务的年收入将超过600亿美元，其中电视商务的年收入将达到450亿美元。在发展中，各国政府的政策都将起到关键的作用。在欧洲DTV的发展有两份研究报告，一份是欧洲音视和通信学院(IDATF)的欧盟数字电视的发展，另一份是Ovum和DVB的联合研究报告全球数字电视预测。这两份报告都以精确的数据对欧洲DTV的现况和将来发展进行了分析预测3。还有一份报告来自松下的N.S akamoto先生，对上述报告和美国的情况作了非常重要的补充，当然有关日本这方面的数据就更有权威性了。欧洲 DTV是以1996年4月法国开始第一个欧洲商业DTV广播为标志的，但其快速发展是在1998年。1998年10月第一个地面数字电视一BBC的OnDigial在英国开播；同年11月英国的卫星数字电视BskyB开播。在同一时间段，欧洲的有线网也开始向数字化转化。从1996年开始，欧洲的DTV市场有相当高的增长率。1997年底DTV拥护只有200完；，但在许多欧盟成员中，DTV拥护游乐快速发展。在卫星DTV方面，卫星电视广播的数字化已经接近100%。美国DTV起步较早，但市场增长率比欧洲低。1994年6月底，DirectTV和USSB两个卫星业务的开播，把DTV引入美国。在市场稳定后的1999年6月，有960万家庭收订卫星DTV广播；到2001年12月总计有1677万占17%左右的家庭接收数字电视节目。到2002年2月6日在美国84地面电视广播城市和地区有244个数字电视台播出。DTV覆盖率已达75%。4 美国DTV接收机的增长趋势1.5我国的数字电视的发展我国在国庆50周年庆典上，在北京试播了（HDTV）高清晰度数字电视。使用的是我国独创的64QAM调制方案，这种制式原是DVB体系用于数字有线电视的，这次经过我国改造后，尝试用于地面开路播出（HDTV）并进行了对比试播获得了预期效果5。第二章 数字电视接收条件系统的概念及基本原理2.1基本概念及相关介绍数字电视和音频业务势不可挡的增长以及新的多媒体广播业务的发展，给内容的接入控制带来了重大问题。主要由于经济上的原因，心得数字业务都要求拥护获得接入权限，在这会真纳感强大的商业趋势下，需发展和实施具体。有力的技术保证这类商业控制的可靠性和安全性。整个技术环境包括：运营管理中心。广播基础设施和大量的接收机。 当运营者希望一个节目进行接入控制时，他必须通过广播信号变成不可识别的东西方法来阻止自由接入这个节目。没有适合的终端，不可能观看节目。有专用终端和从提供者那里获得了具体权限的用户才被允许接入解码。从而观看自己喜欢的电视节目。 所以在必须在广播前对节目进行加扰。加扰改变了音频信号的内容使之不能自由解码，在接受端实施解码把信号恢复为初始内容从而实现数字电视的条件接收。加/解扰的成对算法的取决于：1算法应该足够安全强大，保证电视信号不能被自由解码。加扰信号应该支持改变的灵活性，防止通过对解扰方法的系统性研究，从而找到解码方法。运算应符合加扰信号的参考时钟，和避免要求终端具备太复杂的计算能力和过分的成本。 MPEG-2标准中没有具体的加扰算法，但是世界范围的主要数字电视规划已经规定了或推荐了一些有效的算法。2.2基本原理及其组成一个 典 型 的条件接收系统由用户管理系统、节目信息管理系统、加密/解密系统和加扰/解扰系统等构成。其中系统各部件之间通过相关接口进行通信和数据传输，主要包括:节目信息管理系统接1-1、用户管理系统接口、复用器接日、智能卡接口等。用户管理系统SMS(Subscriber Management System):用户管理中心的主要任务是建立用户信息、解码器序列号以及何种业务被订购或接收的信息的数据库。节 目信 息 管理系统为即将播出的节日建立节目表，节目表包括频道、日期和时间安排，还包括播出的各个节目的CA(Conditional Access)信息。节目管理发生器用来生成业务信息SI(Service Information)、节目特定信息PSI(Program Specific Information)，被播控系统用来控制节目的播出，被条件接收统用来做加扰调度和产生授权控制信息ECM(Entitlement Control Message)，同时送入用户管理系统SMS.加扰 是 为 了保证传输安全而对业务码流进行加密。通常在广一播前端的条件接收系统控制下改变或控制被传送业务的某些特性，使得未经授权的接收者不能得到正确的业务码流。解扰是加扰的逆过程。在用户接收端的解扰器中完成。 条件接收系统的组成2.1第三章 数字电视条件接收系统的现实实现3.1数字电视条件接收系统的主要的加/解扰技术的实现目前, 数字电视的发展与应用越来越广泛由于数字节目制作的成本很高,付费电视的推行是不可避免的有条件接收技术要保护数字电视广播运营商和节目提供商的利益,真正地做到只有用户付费,才能够收看电视节目但有条件接收系统在国际上并没有统一的标准,也不可能标准化加密算法在有条件接收系统中占有重要的地位,如果没有防御性很好的加密算法,就没有成功的有条件接收系统目前一般系统采用的加密算法有秘密密钥密码体制中的DES 算法,公开密钥密码体制中的RSA算法以及它们的各种改进算法。3.1.1RSA 算法的安全性能RSA算法从提出到现在己经有20多年的时间了，广泛的应用证明RSA体制的安全性是相当可靠的。但是在特定的条件下，RSA的实现细节的漏洞会导致对RSA算法的攻击。但是，通过精心考虑RSA体制实现的细节是可以避免这些安全,险缺陷的。RSA 体制的安全性是基于这样一个简单的数论事实将两个大素数相乘很容易但反过来将它们的乘积进行分解则非常困难从以下讨论中可以看出破译RSA 的明显方法至少和因子分解问题一样困难。系 统 产 生两个大素数P Q(保密);令 随 机 选取整数e作为公钥(加密密钥)，满足gcd(e, (n )=1(公开);计 算私钥d(解密密钥)，满足ed二1(mod(p (n)，也就是说e=d-'(mod (n);销 毁 p ,q及（n）.得出所需要的公开密钥和秘密密钥公开密钥EK=e, n);秘密密钥DK=d, n;63.1.2DES算法的安全性能DES算法DES 综合运用了置换替代代数多重密码技术是一种乘积码在算法结构上采用迭代从而结构紧凑条理清楚而且算法为对合运算便于实现效率高。DES 总的来说是非常成功的但同时也不可避免存在一些弱点密钥较短是DES的一个主要缺陷DES 的实际密钥长度为56 位就目前计算机的计算能力而言DES无法抵抗对密钥的穷举搜索攻击 1999 年1 月某金会仅用22 小时15 分就成功的破解了DES 目前美国已经正式公布实施高级加密标准AES 来取代DES。7EDS算法框图在密匙控制下16轮迭代的乘积变换64bits明文数据初试置换IP逆初始置换IP-164bits密文数据3.2条件接收系统消息加密的构成在条 件 接 收系统中存在两种类型的加密单元，用途如下:(I)对授权管理信息EMM进行加密处理，然后以单独授权或分组授权的方式发送到用户接收终端的相应处理装置。(2)对授权控制信息ECM 进行加密处理，其中ECM 信息中包含了对业务的访问准则信息以及用于解扰的信息。解密操作在接收机进行，通常为了安全性，解密操作和接收机分离，在一个可分离的模块中运行，如智能卡，以增强系统的保密。CW (Control word):控制字是一种用在加/解扰器中的密钥。EMM( Entitlement Management Message):授权管理信息是一授权用户对某个业务进行解扰的信息。它在发送端被加密以后与信号一起传送，在接收端用它打开/关闭单个解码器或一组解扰器。EMM 即权限管理信息，它属于系统级的条件接收管理信息8。EMM中传送与用户权限有关的加密信息。ECM( Entitlement Control Message):授权控制信息是一种特殊形式的电子密钥信号和寻址信息。它在发送端被加密以后与信号一起传送，在接收端被用来控制解扰器。ECM即权限控制信息，它属于与荃本流相关的CA(Conditional access)管理信息ECM中传送与码流控制字有关的加密信息。3.3条件接收系统消息加密的实现方法一般来说,条件接收系统的密码体系包含加扰控制字的安全传输用户智能卡的发卡系统前端的安全和用户智能卡的安全几方面。条件接收系统的安全性依赖于如何将加扰控制字安全地传送给最终用户条件接收系统的主要任务就是保证将加扰控制字传送给经过授权的用户,而其它未经过授权的用户不能够得到该控制字一般来说,加扰控制字是经过加密后保存在授权控制信息ECM(Entitlement Control Message)中用户的授权信息则是加密后包含在授权管理信息EMM (Entitlement Management Message)中ECM 与EMM 数据与视频流经过复用后一起传送至接收端接收端将接收到的ECM 与EMM 数据传送给智能卡如果EMM 中包含用户授权收看该节目的信息则智能卡就根据这些数据恢复出加扰控制字(CW) 并交给解扰器对视频流进行解扰用户就可以正常收看此节目否则智能卡无法恢复出加扰控制字解扰器也无法对视频传输流进行解扰用户就无法收看此节目用户智能卡的发卡指的是在用户智能卡中写入条件接收系统的初始化信息和用户的个人化信息一般表现为写入用户智能卡密能卡共享用于加解密控制字。系统前端安全需要保证核心密码设备如密码卡或加密机的安全不会被解密者非法使用一般采用将核心密码设备与外界物理隔绝的方法如放入保险箱中或锁在专用机房中9加扰控制字的安全传输是条件接收系统密码体系最核心的部分用于保证加扰控制字只能够被授权的用户得到而非法解密者不能得到 这部分的体制也是各个条件接收厂商最具特色的内容用户智能卡中一般保存有用于解密CW 的各种算法和密钥 因此用户智能卡需要能够防范外界的攻击不让非法解密者获得其中保存的算法和数据这部分的安全性由条件接收厂商和智能卡生产厂商共同保证。3.3.1对于cw字符段进行攻击对于cw字符段进行攻击CW 是整个系统的基础是条件接收系统的核心.CW 一般比较长且变化频率比较快 破译CW 非常困难即使破译了一个 CW 往往也过了有效期 但是如果 CW 的整个周期序列全部破解对整个系统将是灾难性的因此采用安全性较高的CW 发生器是抵抗攻击的有效手段。103.3.2对于加密算法的攻击对于加密算法的攻击对于EDS及RAS算法的破解。3.3.2对于智能卡的攻击对于智能卡的攻击对智能卡的攻击通常不是个人所能完成的然而一旦发生往往是毁灭性的,只能通过换卡来解决。对付攻击主要有一种是随机掩盖法就是在智能卡解密时执行一段冗余代码使该冗余代码执行时消耗的能量是随机的这样就可以干扰攻击者的统计分析了另一种叫静态掩盖法其思想和随机掩盖法相似只是冗余代码执行时使得整个解密过程消耗的能量保持恒定以此达到掩盖的目的。第四章 关于条件接收系统中机顶盒的具体介绍4.1以条件接收系统中及机顶盒的实现方法机顶盒(STB)的概念是比较广泛的。从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可以称为机顶盒。按传输网络和功能划分，机顶盒可以大致划分为以下几种:从基于有线电视网络的模拟频道增补器、模拟频道解扰器，到将电话线与电视机联在一起的“上网机顶盒”、数字卫星综合接收解码器(IRD, Integrated Receive Decoder)、数字地面机顶盒，以及有线电视机顶盒11。从狭义上说，我们可以将模拟设备排除在外，按主要功能将机顶盒分为上网机顶盒、数字卫星综合接收解码器、数字地面机顶盒，以及有线电视机顶盒。这些设备由于具有很好的网络功能，因此也成为信息家电的代表。机顶盒是数字电视结构体系中的终端部分，直接定义了用户与数字电视以及其他交互业务的界面。经营本地电缆的商家及基于地面或卫星的运营商通常为用户安装这些设备12。有线电视机顶盒的基本原理与数字卫星机顶盒、数字地面机顶盒相同，只是信号传输介质是有线电视广播所采用的全电缆网络或光纤/同轴混合网。但由于有线电视网络较好的传输质量以及电缆调制解调器技术的成熟，使得该类机顶盒可以实现各种交互式应用，并被业界广泛看好。4.2机顶盒硬件整体结构(1)信道解码模块信道解码模块包括Tuner(调谐器)和QAM解调器，整个前端模块的功能就是完成电视信号的信道解码功能。Tuner的功能是将从有线电视网络接收到的射频信号变换成为一个中心频率为43.75MHz的中频信号。而QAM解调器的功能就是完成信号定时恢复、载波恢复、数据成型、自适应均衡以及格形数字高清晰度电视机顶盒软件技术研究与应用(2)信源解码模块信源解码模块主要包括三个部分:MPEG-2解复用芯片ST20-TP3，视频解码芯片STi700013，音频解码芯片STi4000. ST20-TP3将MPEG-2传输流解复用功能和微处理器集成在一个芯片上，它既完成解复用功能，同时所有的系统程序和应用程序都是在ST20-TP3上运行的，所以ST20-TP3是整个系统的核心14。(3)音、视频后处理模块这个模块包括PAL/NTSC视频编码器，音频DAC和音、视频输出控制电路。PAL/NTSC视频编码器完成PAL制或NTSC制的视频编码;音频DAC将数字音频转换成模拟音频:音、视频输出控制电路是根据用户设置，输出相应的音、视频格式15。(4)存储系统存储系统包括系统DRAM, FLASH ROM, EEPROM、视频解码SDRAM 系统DRAM是系统程序和用户应用程序运行的地方:FLASH ROM存放用户应用程序的地方;EEPROM用来存放系统和用户信息，系统中所有的节目信息也都放在EEPROM中，视频解码SDRAM用作视频解码缓冲区和OSD数据存放区域16。(5)外围设备和输入输出接口这部分包括一些与外界的接口和控制电路。ST HDVT机顶盒的硬件构成音视频输出控制TunerQAM解调器ST20-TP3复位控制JTAG接口DRAMFALSHROMSDRAMSTi7000STi4000PAL/NTSC视频编码器DACModulatorEEPROM遥控器控制芯片前段板控制芯片显示选择开关4.3机项盒中软件的下载与更新某些付费电视运营商担心他们所资助的或以其它方式投资的机顶盒有可能会被其它打算从机顶盒设施中获益的广播提供商“劫持”17。绝大多数付费电视运营商希望只有他们才能拿到提供用户界面的机顶盒软件。解决这些担心的方法是确定只出合法的一方进行机顶盒软件的更新。验证密钥驻留在机顶盒闪存中的启动块区或盒中安全硅片中18。尽管闪存可能被闪存芯片的连接操作所清洗.但这的确需要对每个机顶盒加以个别处理，可是这样的操作成本大约是每处理一个机顶盒12美元19。这样的成本将使盗版者难以达到足以取得商业利润的破密规模。更为切合实际的担心应该是关于装载程序能否在任何条件下保证其可靠性的问题19。逐一处理机顶盒所需的令破密者望而却步的成本，同时也会使合法的运营商在编码下载机制出现故障时遭遇到严重的问题。机顶盒的软件要随时升级，一方面升级程序自身要升级，另一方面可以升级业务程序20致谢感谢我的导师张有志教授的悉心指导和教诲，张老师渊博的学识，敏锐的思维、诲人不倦的精神，严谨的治学风范和对问题的深入分析、概括及抽象能力使我获益非浅、受益终身他严谨的治学态度、仁厚的师长风范和平易近人的为人，将成为我今后治学、工作和做人的榜样。再次 ，要感谢我的家人，正是他们的全力支持，我才能顺利的完成大学期间的学习和论文的撰写工作!参考文献1. ISO/IEC 13818-1, Generic Coding Of Moving Pictures and Associated Audio,Part1: Systems, Nov. 19932. ISO/IEC 13818-2, Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio, Part2:Video，Nov 19933. ISO/IEC 13818-3, Generic Coding of Moving Pictures and AssociatedAduio,Part3 : Audio, Nov.19934. ST20-TP3 Programmable Transport IC For DVB Applications, preliminary data,SGS-THOMSON, January 19985. ETR 162 Digital broadcasting system for television, sound and data services;Allocate of Service Information (SI) codes for Digital Video Broadcasting(DVB)system6. ETR 289 Digital Video Broadcasting (BVB); Support for use of scrambing andConditional Access(CA) within digital broadcasting system7. ETR 211:Digital broadcasting systems for television;Guidelines onimplementation and usage of service information8. EVAL-ATV Development Platform for High Definition Applications, preliminarydata, SGS-THOMSON, August 19989. ST20 Embedded Toolset R1.6.2 User Manual, SGS-THOMSON, August 199810. STLite/OS20 Real-Time Kernel Reference Manual, SGS-THOMSON, July 199811. Netravali A. teal. Digital televisions Perspective. Proc. IEEE, 1995, 83(6) :pp834-84212.兆明.数字电视和高清晰度电视. 人民邮电出版社199713.郑志航.全数字高晰度电视和DVB.中国广播电视出版社.199714.丁艺芳，张文俊.数字化进程中的机顶盒.电视技术1999(5): 10-1315，孙世听.数字卫星电视接收机系统设计.电视技术.1999(6): 62-6516.李幼平，高杨.服务创新推动数字电视.电视技术.1999(7): 7-917.孟凡定.DVB的现状与前景.电视技术.1999(7): 15-1818. EN 300 429 V 1.2.1.Framing structure, channel coding and modulation for cablesystems.(1998一04)19.俞毅刚.数字电视中交互业务的分类及实现.电视技术.1999(9):16-2220.余智，数字电视机顶盒及其开发平台.电视技术.1999(9): 26-30条件接收技术的进步研究Wim Moojjlrdeto 顾问,荷兰摘要最近几年以来条件接收技术的进步是非常重要的，无论在应对商业关系的变化，数字电视的广泛应用, 半导体制造业能力的改进等等。这个组合引起条件接收技术的发展有趣的连锁反应的因素, 从相关领域到条件接收，这种技术都得到了广泛的应用。这篇文章分析在这一方面的改变商业的和科技的环境而且描述它如何影响有条件接收技术的某方面。分析也展示出变化中的环境的不同反应。许多反应被认为是这方面的观念的重新思考。文章也描述这些新的条件接收观念如何在两者的申请领域和费用效力中延长。结果是存在一种观点来概观条件接收技术的最近进步。介绍条件接收技术的区域进步是和在进化的各种不同的阶段中是不同的。 主要因素是不变的推进力为收费电视服务的有效保护。这广泛地被相信为逐渐增加的数字电视市场广泛地相信。由于收费电视的困难操作的环境维修供给者,条件接收技术正在消费者中领先方法导向的无虑技术。新的发展在固定通路广播服务方面将会最后在其他的安全申请中被采用。 效果有在智能卡中被示范，而且发现它的无虑微处理器技术是在条件接收方面为广播的服务第一重要的市场。相同的技术然后是在其他的使用范围。这篇文章首先介绍条件接收一般的原则以及在收费电视申请中的技术。 它然后继续从模拟电视到数字电视讨论如此的技术进化。在这些描述清楚的视野中浮现在那之上不变地变更安全的有关为了要改良那全部的收费电视的保护维修。 文章对时间比较长的历史背景的最近条件接收科技的发展的地方比较早的描述以为基础一个系统导向的方式和尝试。预览如收费电视申请所用的条件接收技术使用落实的一个大的多样性作为相同的基本原则。 这个区段介绍如此的一个系统的基本原则。基本的服务被不规则性 (也就是提出无法使用的到非授权与观众) 普遍基于一个参数提交到如控制字。控制字需要被传送到适当地给的接收器权力以至于它能用来把被不规则性的数据转换回来到它是最初的形式。通常认为首先用一编加密码控制字 Ek(cw)= C 和使用倒转的程序 DK(C)=在接收器中。一些标示机制除了密码存在允许接收器选择适当的运算法则DK()。如运算法则的分配被做政府补助分配的部份,不是所有的接收器有这一公式的完整了解运算法则DK() 。密码叫做一个政府补助控制信息。 关于的资讯分配运算法则 DK() 通常被称为一个政府补助管理信息。程序应该被实现在如此的方法以至于它是不可能取回细节任何的方法。这确定那唯一的EMM's 包含秘密的 DK() 数据，而且它是不可能从一个适当地使的接收器能够到另外的 (非授权与) 复印 DK() 的。财产依赖程序的机械建筑和那真实的落实被叫做干预反抗的装置。 多种落实存在, 但是那最广泛地用了智能卡。这方法过去一直提出对一个接收器是无用的基本服务内容被叫做不规则性。 这个程序在真实的广播声频和图像数据上操作。 类似物电视的不规则性，信号以为基础电视的类似物处理作信号。广为人知的方法是图像倒转，移动线减低而且替换,排成一行组合这些基本技术。这些方法的力量能被做适当对于目的和好充足阻塞暴力攻击。数字电视信号需要被不规则性使用数字方法。一些运算法则可用来例如数据密码技术标准 (DES) 的这个目的,DVB 通常的不规则性运算法则和多运算法则。 DES 运算法则广泛地在美国被公司用。 欧洲的立法在欧洲的所有数字电视接收器委任统治 DVB- CSA 的支持。系统在日本被采用。 所有的这些数字不规则性方法被认为是比类似物一些重要的较强壮。 所有的数字电视不规则性方法使用在移动图像专家组格式中被定义运行正确的控制字转变使不规则性控制领域向真实的控制字用法作信号的传送机制。密码技术为了要送控制字和政府补助到有关的接收器,某数据需要进入广播的信号之内被插入。 真实的密码技术方法使用专有的运算法则, 被分享两者的类似物电视和数字电视信号。 相似的运算法则在 EMM 数据的建筑中被用。 这些密码技术程序的安全是广为人知的和一些早的攻击 ( 举例来说 EMM 信息的游戏- 背面) 现在是好的知道。 申请限制充份的被了解安全以为基础密码技术程序的力量。 典型的密码技术方法在组合中用 公众的以钥匙为基础的成份时常以为基础像 DES 一样的方案。 有使攻击在这个水平不能实行的这个主题上的充份文学。 除了收费电视申请限制的比较好的理解，重要的进步有在向效率演说的术语被做。广泛多样性对收费电视操作员模态现在是可得的。 这允许现代人条件接收系统很多的柔性有效率的支援非常宽的排列。 如此的一种有柔性的系统要求的操作一个复杂的控制系统, 也必须处理 比较大的签署者数字和快速地增加服务和服务的数字包裹。 在最现代的条件接收系统中，复杂在控制系统中。成份条件接收技术的进步能最好地被藉由介绍有进入市场之内被介绍的各种不同的成份示范。 大多数的这些成份有看到重要的进化和功能的变化。有关的成份是整合的接收器破码器，智能卡，条件接收组件和操作的模型。这些元素在接着的段落中被描述。整合的接收破码器整合的接收破码器 (IRD) 是在收费电视申请中最古老的部份。 它服侍接受被不规则性的电视信号并且把它转换成一个格式适当的到在一架平常的电视机上看。 IRD,有时叫做了组合- 顶端盒子,是一个在观众的家中住的简单装置。它是被生产消费者电子学成份的典型许多数百万有被生产。 当收费电视广泛地被相信达成电视家庭的一个 10 到 15 百分比渗透的时候,IRD 市场大小大约是百分之十的电视机市场。被 IRD 运行的主要功能是被在信号方面携带的电视信号的条件接收数据。这些功能仰赖 一些特定的硬件元素。一个硬件组件处理真实的电视信号而且运行有关的条件接收数据的抽出。组件被一个微处理器控制,也对硬件组件支援程序的接口。组件它本身本来开始如一个软件组件IRD的微处理器上的赛跑。这很快地造成需要包含确定的干预在微处理器装置中证明措施。把对的渴求柔性给住址变更生意参数，组件移到一个特别的硬件成份。 有趣的落实是智能卡, 在下面被更详细地讨论。 藉由正被介绍的更新服务， IRD 在较多的功能性上拿。其他的交谈式服务从观众到播送者需要回行的频道创造。 这笔数据引导需要是受约束的从 IRD 和从首端都建立一无虑的而且信赖了沟通联编。 这需要 IRD 包含一个硬件组件支援一个回行的路径调制解调器。附加的功能 IRD 能现在支持,造成 IRD 需要支援的新软件。 在 IRD's 的情况为数字电视, 新的硬件成份被包括在内接受数字电视信号和运行减压操作。 除此之外， IRD 为数字电视需要支援新的 EPG 功能而且评价附加的服务, 再一次导致逐渐增加的软件复杂。 结果它变成高度地吸引人能干到下载申请软件使用广播的信号。 明显的，一些安全机制必须被用为了要使如此的一个申请下载可靠的和反抗反对从个人计算机市场被广为人知的病毒机制。 在 IRD 中大多数的这些方法仰赖一些安全功能。 也许这可能移到一些在将来的 IRD's 中的自装置分离。 某条件接收系统操作员需要对抗无虑的装置接口的使用的保护一些方法。这通常与一起实现一种正在 IRD 中埋入的安全机制。 如一个结果那里是有趣范围的安全功能,哪一个是最好的在例如一片智能卡的一个装置中实现，但是其他人只能与一起达成一个植入的安全装置。 这个混合是被预见的可能从时间变成时间的市场操作力的一个直接的结果。 IRD's 的建筑学的进化对高度地在年内是动态的来是有可能的。智能卡智能卡是用来在 IRD 中实现条件接收技术的安全敏感部位的主要成份之一。 条件接收系统的早版本没有无虑的微处理器。 稍后系统介绍了植入的无虑微处理器, 当软件升级的时候引起了一些问题是必需的。 智能卡提议安全和柔性在可接受的费用都每一签署者消除。 智能卡能力非常有从矽技术的进步获益。 那处理力量和智能卡的记忆能力有显示如同记忆一般的成长率和微处理器薯条加倍每 2 年。 这允许了很多的新申请以为基础智能卡技术。 这在刺激了新的发展减少费用而且增加新的能力智能卡中产生急速发展生意。 更接近保卫功能是这些装置反对误用被保护的方式。 当时间促进新的特征是附加的, 以至于每新的世代将会是更困难探查的。 安全元素被更详细地描述在无虑的装置上的区段中。 智能卡的广泛采用制造：对是商业的有趣合并的它在然后在不同的服务供给者之间能被分享的卡片上动作。 (举例来说银行播送者和公众的传送) 这产生新的卡片建筑学和软件观念。 这个区域的技术上的发展是智能卡手写体语言，微核心和密码下载。智能卡技术的一些其他的进步是重要的速度的增加沟通数据估价过智能卡联络。 两者都从一种技术上的和商业的远景智能卡的未来高度地保持动态的。条件接收组件当数字电视服务正被发展的时候,类似物不规则性系统的一个广泛的多样性确实存在。 不相容的不规则性系统的增殖被估计在数字电视时代中甚至更有可能。 为了要介绍柔性在这个区域中,为了要为数字电视 IRD 提倡条件接收组件观念。这个条件接收组件是自装置分离包含对智能卡的高速度功能和接口。 实际的具体化以为基础个人计算机- 卡片技术。 这项观念有非常容易的附加利益进入不同的制造业者的 IRD 设计之内整合。 这藉由在 IRD 中使用实际的工业标准在解调器和解双工器之间的接口是完成的。条件接收组件观念也被欧洲的计画数字录像带广播采用, 在一个不同的电接口上标准化。 当条件接收组件方式的柔性来在某费用，只有谦逊的支持为这个接口有被发现。 当有只有一些不同的在使用中不规则性系统的时候 , 费用不被需要。 只有三不同的全球不规则性运算法则的标准化和采用,考虑到这些运算法则进入第二代 IRD 薯条之内被整合。 尤其在过滤的介绍为条件接收数据计画之後，情形因为条件接收组件大大地被在力量方面减少。 它会在为一种成功的商业使用弥补费用处罚的条件接收组件中需要新的特征。媒体公司正在建筑服务的配列,时常叫做了花束,为了要吸引比较宽的观众听众。 在一座人造宇宙站中，环境许多花束可能存在相同的足迹里面对准不同的地理。 然后许多花束可能愿提供一样的服务。不同的条件接收系统的使用因为每把花束像是需要如此的一个被分享的服务广播多样的次。 如果分享不规则性系统被用, 这种情形能被改良在技术之上。 技术允许主要的服务藉着一个通常的运算法则用 一个某控制字密码化。 每条条件接收系统编加密码这个控制字使用它专有的方案，而且产生的数据进入广播的信号之内被插入。 唯一的剩余争议要使同时 ECM's 的传输而且使同时 CW's 的使活动。利益只有是那条件接收数据水流需要被增加以使一个语干的服务变成部份然而另外的一把花束。 这造成重要的带宽储蓄。观念有在数字电视的情况被示范为三独立地发展被基于 DVB 标准的系统。它也将会被显示在 IBC 1997 展览的 W B 台子并且在各种不同的其他台子也被为特色。 在 DVB 一个标准的记录里面是发展减轻到系统的构建任何的条件接收系统的一个重要的方面是创造无虑的装置技术。如条件接收系统的一个整体的部份，无虑的装置需要同样地被评估当做那不规则性和密码技术方法。 无虑的装置工作要保护被储存在一个装置中而且被 IRD 用的某数据。 最条件接收系统和银行业申请使用智能卡如无虑的装置。 智能卡包含非常努力地做到 作它的副本各种不同的保护机制或修正它动作。 不同的厂商智能卡成功 invarious 程度符合这二个目标。如智能卡售卖的体积继续非常快速地生长，而且 probing 技术制造大的步骤转寄它是主要重要至少用 相同的数量改良无虑的装置技术。 重要的进步 能在由于芯片制造业技术的迅速进步被达成。 比较小的特征大小造成一个更困难到尺寸并且分析的装置。因为智能卡上的攻击由于向的迅速推动变得更商业的有趣全球电子商业, 诡辩的水平可能的因为如此的攻击将会上升 。 抵抗如此的攻击无虑的装置技术使这成为一个许多有趣的发展可能是预期的区域。结论条件接收技术有在 1970 后期自最初的观念以后相当来一个长的方法被建立's。 在不变的推进力中改良系统的安全,技术有非常地改良。 大部份基本的技术在申请的坚硬理论上的基础和理解上被建造。 对条件接收系统的进步仍然正在以难以置信的比率发生。 尤其由于数字电视的介绍, 在条件接收技术方面接近地改变对整合的接收器破码器的建筑学被联编。 条件接收技术将会继续由于 前进是预期的新来自交谈式申请和技术的集中安全系统需求。 另外的一个必要的未来发展将会是在无虑的装置技术的区域中。参考文献1. Cuts, D.J., 1996, DVB Conditional Access,Proceedings of 1996 International BroadcastinqConvention. pp 129to 135.2. ISOAEC13818 part 1, MPEG-2 Systems.3. Mooij, W., Bogaardt, R. van den, Successful Pay-TV Systems, Proceedings of 1992International Broadcasting Convention pp 232 to236.ADVANCES IN CONDITIONAL ACCESS TECHNOLOGYWim Moojjlrdeto Consultants, The NetherlandsABSTRACTAdvances in Conditional Access Technology have been very significant over the last few years in response to changes in commercial relationships, the widespread introduction of Digital TV, the increased capabilities of potential attacks, standardizations activities and vast improvements in silicon manufacturing capabilities.This combination of factors has caused an interesting chain of developments in Conditional Access Technology, which shows interesting applications of concepts from related fields to Conditional Access.This article analyses the changes in the commercial and technological environments and describes how it influences certain aspects of Conditional Access technology. The analysis also shows the various responses to the changed environment. Many of the responses are motivated by a fundamental re-thinking of Conditional Access concepts and principles. The article also describes how these new Conditional Accessconcepts can be s